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纳滤特性及其在海水软化中的应用研究

王玉红  
【摘要】: 纳滤膜具有优越的截留二价离子的能力,可以有效去除海水中的钙、镁、硫酸根和碳酸根等易结垢的二价离子,为海水淡化提供更有利的进水水质。因而,如果纳滤膜能在海水淡化领域推广应用,则将对海水淡化产业的发展具有推动作用。 本课题以纳滤海水软化作为研究的目标,分别采用NF1、NF2和NF3三种纳滤膜片和NFI、NFII、NFIII和NFIV四种纳滤膜组件对单盐体系、混合电解质体系和海水体系的纳滤性能及膜污染与清洗进行研究,主要研究结果如下:对纳滤膜片在单盐、混合电解质和海水体系的纳滤性能研究结果表明,三种膜的截留率和膜通量均随操作压力升高而增大,并且随操作压力的升高,截留率趋于某一极限值;随浓度的升高而减小;二价盐溶液的截留率高于一价;相同条件下,NF1膜对二价离子的截留率较高,对一价离子的截留率相对较低,表现出较好的离子选择性, NF2膜对一价和二价离子都具有较高的截留率, NF3膜对二价离子和一价离子都显示出有中等程度的脱除率;综合比较,NF3膜相对来说更适合海水软化脱盐。 对纳滤海水软化过程进行了污染性能分析。膜片的扫描电镜和流动电位测试结果表明,虽然NF3膜截留率与NF2相当,比NF1低,但耐污染能力和污染恢复能力较好。 海水纳滤软化小试试验研究结果表明:相同条件下,NFI和NFII膜通量相当小;NFIII和NFIV两种纳滤膜组件短期截留性能和膜通量随操作压力和进水流量的升高而增大,而操作压力对截留率和膜通量的影响较大;在相同操作条件下,NFIII膜脱除钙、镁离子的能力远远高于NFIV膜,但NFIV膜脱除硫酸根和氯离子的能力高于NFIII膜;通过两种纳滤膜脱盐性能比较,初步认为NFIV膜比NFIII膜更适合用于海水软化脱盐。在此基础上对NFIV膜在海水软化过程进行了长期稳定性能考察,试验结果表明此膜在海水脱盐运行中比较稳定,且耐污染,对二价离子的脱除率和总脱盐率均较高;运行期间对各离子的截留率基本不变。由此初步判断此膜用于海水淡化的预处理是较适合的。


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